環(huán)保型鉆井液潤滑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井液用潤滑劑及其制備方法，尤其是一種環(huán)保型鉆井液潤滑劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著水平井、定向井和大斜度井的不斷增多，在石油鉆井過程中，經(jīng)常需要使用大 量的鉆井液潤滑劑，以降低井壁與鉆具、鉆具與套管之間的摩阻，減少井下復(fù)雜情況，提高 鉆井速度。目前常用的鉆井液潤滑劑有礦物油類、植物油類、聚合醇類以及乳化石蠟類。礦 物油潤滑劑由于對環(huán)境污染大、熒光級別高、不易生物降級等缺點而逐漸喪失了競爭優(yōu)勢； 植物油潤滑劑具有潤滑性好、無毒、熒光級別低、易生物降級等優(yōu)點，但成本較高、高溫穩(wěn)定 性差，并且植物油作為重要的生活物資，不適合大量的用于鉆井；聚合醇類潤滑劑有效含量 變化幅度大，濁點不穩(wěn)定，并且大部分產(chǎn)品在鉆井液中存在增粘、起泡問題；乳化石蠟類潤 滑劑性質(zhì)不穩(wěn)定，易破乳。石墨粉作為潤滑劑具有抗高溫、無熒光、降摩阻效果明顯、加量 小、對鉆井液性能無不良影響等特點。隨著生態(tài)環(huán)境的保護日益為人們所重視，研發(fā)環(huán)保型 鉆井液處理劑已成為鉆井液處理劑發(fā)展的主要趨勢。因此研發(fā)一種環(huán)保型鉆井液潤滑劑具 有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型鉆井液潤滑劑及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明所提供的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其組成為：脂肪酸酯、生物柴油、固體潤滑 劑、極壓潤滑劑、分散劑、消泡劑；其中各組成的質(zhì)量百分比為 ： 脂肪酸酯：20%~50% ; 生物柴油：30%~60% ; 固體潤滑劑：5%~20% ; 極壓潤滑劑：5%~10% ; 分散劑：1%~5% ; 消泡劑：3%~10%。
[0005] 所述脂肪酸酯為：甘油脂肪酸酯、丙二醇單油酸酯、丙二醇單月桂酸酯、異辛醇脂 肪酸酯、十二醇油酸酯、十四醇油酸酯、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇400單油酸酯、聚乙二 醇400雙油酸酯、聚乙二醇600單油酸酯、聚乙二醇600雙油酸酯中的一種或幾種以上 的混合物； 所述生物柴油為：以脂肪酸甲酯為主要成份的生物柴油； 所述固體潤滑劑為：石墨、改性石墨粉； 所述極壓潤滑劑為：油酸二乙醇酰胺硼酸酯、油酸硼酸酯、亞磷酸二丁酯、硫化異丁烯 的一種或幾種以上的混合物； 所述分散劑為：木質(zhì)素磺酸鈉、聚丙烯酰胺、纖維素衍生物中的一種或幾種以上的混合 物； 所述消泡劑為：改性有機硅類消泡劑其主要成分為聚醚改性聚硅氧烷、甲基硅油、磷酸 三丁酯、磷酸異丁酯、聚醚丙三醇的一種或幾種以上的混合物。
[0006] 此種潤滑劑的制備方法實施步驟如下： 將上述脂肪酸酯和生物柴油按照質(zhì)量配比分別加入反應(yīng)釜中，升溫至5(T80°C，高速攪 拌〇. 5h，然后分別將固體潤滑劑、極壓潤滑劑、分散劑按次序加入反應(yīng)釜，升溫至70~8(TC， 高速攪拌lh，最后加入消泡劑繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑。本發(fā)明的 使用方法與一般處理機的使用方法相同，即本發(fā)明環(huán)保型鉆井液潤滑劑在鉆井液總的加量 (重量）為1%-3%，在需要時直接加入即可。
[0007] 本發(fā)明的有效益果和特點： (1) 本發(fā)明的潤滑劑熒光級別低，不影響地質(zhì)錄井； (2) 本發(fā)明的潤滑劑易生物降解，為環(huán)境友好型潤滑劑； (3) 本發(fā)明制備的潤滑劑原料廣泛，成本低； (4) 潤滑劑在高溫條件下具有優(yōu)良的潤滑性能，能夠滿足深井、超深井對于潤滑劑抗溫 能力的要求。
【具體實施方式】
[0008] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi) 容不僅限于下面的實施例。
[0009] 實施例1 將80g聚乙二醇400單油酸酯、80g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升溫至50°C，高速攪拌 0. 5h，慢慢加入20g石墨、10g油酸硼酸酯、4g木質(zhì)素磺酸鈉高速攪拌lh，升溫至70°C，慢慢 加入6g甲基硅油繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑1#。
[0010] 實施例2 將60g三乙醇胺油酸酯、80g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升溫至50°C，高速攪拌0. 5h，慢慢 加入30g改性石墨、10g硫化異丁烯、6g纖維素衍生物高速攪拌lh，升溫至70°C，慢慢加入 14g磷酸三丁酯繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑2#。
[0011] 實施例3 將l〇〇g聚乙二醇600雙油酸酯、60g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升溫至50°C，高速攪拌 〇. 5h，慢慢加入20g改性石墨、10g油酸二乙醇酰胺硼酸酯、4g木質(zhì)素磺酸鈉高速攪拌lh，升 溫至70°C，慢慢加入6g聚醚丙三醇繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑3#。
[0012] 實施例4 將80g十二醇油酸酯、80g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升溫至50°C，高速攪拌0. 5h，慢慢 加入10g石墨、20g亞磷酸二丁酯、4g木質(zhì)素磺酸鈉高速攪拌lh，升溫至70°C，慢慢加入6g 甲基硅油繼續(xù)攪拌〇. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑4#。
[0013] 實施例5 將20g聚乙二醇400單油酸酯、40g三乙醇胺油酸酯、100g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升 溫至50°C，高速攪拌0. 5h，慢慢加入12g石墨、16g油酸硼酸酯、2g木質(zhì)素磺酸鈉高速攪拌 lh，升溫至70°C，慢慢加入10g甲基硅油繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑5#。
[0014] 實施例6 將40g甘油脂肪酸酯、40g十二醇油酸酯、80g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升溫至50°C，高 速攪拌〇. 5h，慢慢加入20g石墨、4g油酸硼酸酯、6g硫化異丁烯、4g木質(zhì)素磺酸鈉高速攪拌 lh，升溫至70°C，慢慢加入6g甲基硅油繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑6#。
[0015] 實施例7 將100g三乙醇胺油酸酯、60g生物柴油加入反應(yīng)釜中，升溫至50°C，高速攪拌0. 5h，慢 慢加入20g改性石墨、4g油酸硼酸酯、6g油酸二乙醇酰胺硼酸酯、4g木質(zhì)素磺酸鈉高速攪拌 lh，升溫至70°C，慢慢加入2g甲基硅油、4g磷酸正丁酯繼續(xù)攪拌0. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆 井液潤滑劑7#。
[0016] 實施例8 熒光級別的測定 在潔凈烘干的l〇〇mL燒杯中加人20mL氯仿，加人lg需測定熒光級別的試樣，搖勻、放 置、澄清，倒出一部分澄清液于干凈試管中，在紫外光儀下觀看熒光與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)系列(根據(jù) 用方原油配制的標(biāo)準(zhǔn)系列，本實驗采用江蘇油田提供原油)對比確定熒光級別，結(jié)果見表1。
[0017] 表1鉆井液用低泡、低熒光潤滑劑的熒光級別 實施例9
潤滑系數(shù)測定 在1L去離子水中加入2. 5g Na2C03，在攪拌下緩慢加入50g鉆井液用鈉土，高速攪拌 20min，在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得5%淡水基漿。取300mL配制好的5%淡水基漿，加入1% 的潤滑劑，攪拌5min，即得測試泥漿。將基漿和泥漿在160°C下熱滾16h即得老化后測試樣 品，采用Fann21200極壓潤滑儀測試5%基漿及添加潤滑劑1%潤滑劑試樣的潤滑系數(shù)，并用 式1計算出其潤滑系數(shù)降低率，結(jié)果見表2。
式中： --潤滑系數(shù)降低率，單位為百分?jǐn)?shù)（%); --基漿潤滑系數(shù)； --基漿加樣后的潤滑系數(shù)。
[0019] 表2鉆井液用低泡、低熒光潤滑劑的潤滑系數(shù)降低率
實施例10 生物降解性能測試 生物降解用改進Sturm試驗（OCED Test No. 301B)測定，具體操作如下： 將待測物置于裝有礦物基質(zhì)和菌種培養(yǎng)介質(zhì)的試驗燒瓶中，用超聲波震蕩使試驗物充 分搖勻，在規(guī)定的溫度條件下進行孵化試驗。試驗瓶通入不含C02的空氣，并用不含試驗物 質(zhì)的試驗瓶做參比試驗。生物降解過程中產(chǎn)生的C0 2由裝有氫氧化鋇的試驗瓶吸收，未消耗 的氫氧化鋇用鹽酸滴定，由此確定生物降解過程中產(chǎn)生的C02。生物降解性由被測物質(zhì)與參 比試驗在試驗期間產(chǎn)生的C0 2之差值占被測物質(zhì)碳含量所能產(chǎn)生的C02的百分比來確定。 試驗在室溫下進行，用苯胺作標(biāo)準(zhǔn)參比液，檢驗菌種培養(yǎng)介質(zhì)的活性。
[0020] 試驗時間為28天?？焖偕锝到獾耐ㄟ^指標(biāo)是C02產(chǎn)生率大于60%理論C0 2量。 要達(dá)到通過值，必須在28天時間內(nèi)，達(dá)到試驗10天窗口，即其生物降解率必須大于10%理 論C0 2量時開始，第10天時生物降解率10天必須大于60%理論C02量，否則認(rèn)為試驗不能 通過，結(jié)果見表3。
[0021] 表3環(huán)保型鉆井液潤滑劑的生物降解性能測試
【主權(quán)項】
1. 一種環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于它的組成為：脂肪酸酯、生物柴油、固體潤滑 劑、極壓潤滑劑、分散劑、消泡劑；其中各組成的質(zhì)量百分比為：脂肪酸酯：20%~50% ;生物柴 油：30%~60% ;固體潤滑劑：5%~20% ;極壓潤滑劑：5%~10% ;分散劑：1%~5% ;消泡劑：3%~10%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑制備方法，其特征是將脂肪酸酯和生 物柴油按照配比分別加入反應(yīng)釜中，升溫至5(T80°C，高速攪拌0. 5h，然后分別將固體潤滑 劑、極壓潤滑劑、分散劑按次序加入反應(yīng)釜，升溫至7(T8(TC，高速攪拌lh，最后加入消泡劑 繼續(xù)攪拌〇. 5h，冷卻，即得環(huán)保型鉆井液潤滑劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于所述脂肪酸酯為：甘油脂 肪酸酯、丙二醇單油酸酯、丙二醇單月桂酸酯、異辛醇脂肪酸酯、十二醇油酸酯、十四醇油酸 酯、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇400單油酸酯、聚乙二醇400雙油酸酯、聚乙二醇600單 油酸酯、聚乙二醇600雙油酸酯中的一種或幾種以上的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于所述生物柴油為：以脂肪 酸甲酯為主要成份的生物柴油。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于所述固體潤滑劑為：石墨、 改性石墨粉。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于所述極壓潤滑劑為：油酸 二乙醇酰胺硼酸酯、油酸硼酸酯、亞磷酸二丁酯、硫化異丁烯的一種或幾種以上的混合物。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于所述分散劑為：木質(zhì)素磺 酸鈉、聚丙烯酰胺、纖維素衍生物中的一種或幾種以上的混合物。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鉆井液潤滑劑，其特征在于所述消泡劑為：改性有機 硅類消泡劑其主要成分為聚醚改性聚硅氧烷、甲基硅油、磷酸三丁酯、磷酸異丁酯、聚醚丙 三醇的一種或幾種以上的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保型鉆井液潤滑劑及其制備方法，涉及水基鉆井液用潤滑劑技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于其組成為：脂肪酸酯、生物柴油、固體潤滑劑、極壓潤滑劑、分散劑、消泡劑；其中各組成的質(zhì)量百分比為：脂肪酸酯：20%~50%；生物柴油：30%~60%；固體潤滑劑：5%~20%；極壓潤滑劑：5%~10%；分散劑：1%~5%；消泡劑：3%~10%。本發(fā)明潤滑劑在鉆井液體系中具有良好的分散性能及潤滑性能，并且具有低熒光、生物毒性低、環(huán)保、易生物降解、與鉆井液體系配伍性好等優(yōu)點；該潤滑劑本較低，原料廉價易得，生產(chǎn)工藝簡單，具有廣泛的適用性。
【IPC分類】C09K8/24, C09K8/035
【公開號】CN105505340
【申請?zhí)枴緾N201410489419
【發(fā)明人】逯貴廣, 封心領(lǐng), 袁俊秀, 徐冬梅
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月23日